近年來機器人技術(shù)發(fā)展迅猛，已經(jīng)在多個領域得到了落地應用，并且出現(xiàn)了很多具有前瞻性的設計。本文通過Science雜志評選的10項激動人心的機器人開發(fā)和技術(shù)，為讀者梳理出目前機器人領域的發(fā)展情況。

近日，Science雜志評選了10項激動人心的機器人開發(fā)和技術(shù)，覆蓋從可能改變機器人技術(shù)未來的原創(chuàng)研究，到支持基礎科學和推動工業(yè)和醫(yī)療創(chuàng)新的商業(yè)產(chǎn)品。

Top 1：波士頓動力的跑酷機器人Atlas

1.5米，75公斤Atlas的表現(xiàn)讓我們感到驚訝，只用一條腿跳過木踏板，同時慢跑和跳過木箱而沒有中斷。

這些特性被用于在具有挑戰(zhàn)性的地形上行走，在受到干擾，站立，抬起和操縱物體時保持平衡，以及像體操運動員一樣執(zhí)行后翻。

Marc Raibert的波士頓動力團隊仍然是機器人平衡和推進的領頭人。

Raibert觀察到“機械系統(tǒng)具有自己的思想，受物理結(jié)構(gòu)和物理定律支配。”Atlas使用其視覺系統(tǒng)來調(diào)整自身并測量到跑酷障礙的距離。

盡管Raibert承認并非所有的試驗都能成功掌握，但他希望這些demo能夠在“將來機器人能做些什么”的問題上，給到一些啟發(fā)。

Top 2：Intuitive Surgical的達芬奇SP平臺

機器人手術(shù)是近年來最重要的手術(shù)創(chuàng)新之一。

通過使用機器人方法執(zhí)行諸如根治性前列腺切除術(shù)的程序，這意味著許多益處。

越來越多的機器人平臺正在興起，臨床吸收的增加取決于是否會進一步解決，諸如成本效益和更廣泛的臨床可及性障礙等問題。

達芬奇是早期的先鋒和全球市場領導者，Intuitive Surgical繼續(xù)推動手術(shù)機器人的界限。

通過一個2.5厘米的插管和小切口，新推出的達芬奇單端口系統(tǒng)，允許外科醫(yī)生控制三個完全萎縮的肘關節(jié)器械，并結(jié)合用于深部病變的關節(jié)內(nèi)窺鏡。

Top 3：通過增長導航的軟機器人

通過尖端增長進行導航，為機器人開辟了新的方向。

想象一下，如果葡萄藤、神經(jīng)元或真菌菌絲的生長方式，可以被我們利用，將其擴大、加速，并且獲得極高的可操縱性。

研究人員采取了一管柔軟的材料，這種材料在自身內(nèi)部折疊，但是當加壓時，隨著管前部的材料被向外推動而向外生長。

這個出色的設計理念解決了機器人技術(shù)中的幾個重大挑戰(zhàn)，并通過提取一般生物學原理，來舉例說明生物啟發(fā)設計的使用。

軟機器人設計允許在復雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中避開障礙，這有望在管道和導管，醫(yī)療設備以及探索和搜救機器人中進行導航。

Top 4：用于軟機器人的3D打印液晶彈性體

機器人技術(shù)的一大挑戰(zhàn)，是探索新材料和制造方案，用以開發(fā)節(jié)能、多功能和兼容的執(zhí)行器。 2018年，在不同學科看到了這個新興研究領域的急速發(fā)展。

之前已經(jīng)使用過多種形狀變形的液晶彈性體致動器，但該項目展示了如何使用具有空間編程向列順序的高操作溫度，直接墨水書寫3D打印來制造彈性體。

與迄今為止報道的其他液晶彈性體相比，這些執(zhí)行器顯示出提升重量的能力。

該技術(shù)承諾為軟機器人提供大面積設計和動態(tài)功能架構(gòu)。

Top 5：肌肉模擬，自我修復和液壓放大致動器

Peano-HASEL提供透明且自感應的柔性執(zhí)行器，可控線性收縮率高達10％，應變率為每秒900％，以50 Hz驅(qū)動。

致動器使用靜電和液壓原理，在施加電壓時提供線性收縮，而無需預拉伸材料或任何剛性框架。

HASEL（液壓放大自愈式靜電）執(zhí)行器功能強大，用途廣泛，但生產(chǎn)成本低廉。

據(jù)作者稱，他們只使用便宜的熱封方法和廉價的商用材料來生產(chǎn)這種有前途的技術(shù)。

值得注意的是，該執(zhí)行器能夠提升其重量的200倍以上。

Top 6：來自DNA的自組裝納米級機器人

DNA折疊可以在納米尺度上形成不同的形狀。

通過控制自組裝DNA折疊結(jié)構(gòu)，與由單鏈DNA形成的閂鎖系統(tǒng)相結(jié)合，現(xiàn)在可以在外部施加的可調(diào)電場下進行精確的納米級運動。

這些納米級機器人系統(tǒng)可以并行使用，用于分子或納米顆粒的電驅(qū)動傳輸，數(shù)十納米或更多。

機器人可以自下而上地進行可編程合成和材料組裝。 其定位狀態(tài)也可用作分子機械記憶。

Top 7：DelFly靈活的bioinspired機器人擋板

許多生物啟發(fā)機器人具有雙重目的，即開發(fā)具有實際應用的先進技術(shù)，又可以揭示自然界用于建立和編程生物的原則。

DelFly讓我看到了一款卓越、無尾、無繩、自動、可編程、小型（28 g）撲翼飛行器的設計。

該飛行器具有出色的靈活性，能夠進行360°側(cè)傾和俯仰翻轉(zhuǎn)，角加速度高達5000°s-2。

雖然它是果蠅大小的50倍以上，并且不模仿任何特定天然飛行物的機翼形態(tài)或運動學。

但機器人可以作為一種新的物理模型，來測試飛行生物如何進行飛行控制。

令人驚訝的是，即使沒有明確控制所有旋轉(zhuǎn)軸，DelFly Nimble也可以精確地再現(xiàn)果蠅的快速逃逸動作。

我們認為它是“科學機器人和科學機器人科學”的范例，并期望它將推動飛行機器人的發(fā)展。

Top 8：柔軟的可穿戴式機器人

在日常生活中佩戴外骨骼時，大多數(shù)人都不想像鋼鐵俠那樣。

一種輕盈，有彈性的外套，提供了整合面料設計、感應、機器人控制和驅(qū)動的新方法，以增加穿著者的力量，平衡和耐力。

潛在的應用包括幫助老年人增強肌肉力量，支持他們的活動性和獨立性，以及恢復因中風，多發(fā)性硬化癥或帕金森病引起的運動障礙的兒童和成人。

Human-in-the-loop優(yōu)化進一步允許機器人與人的無縫集成，提供個性化控制策略和適應。

Top 9：Universal Robots（UR）e系列Cobots

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從研究實驗室到裝配線和物流到外科手術(shù)指導，UR機器人手臂盡管外表不起眼，但它們正變得無處不在。

該公司正在圍繞其核心產(chǎn)品開發(fā)一個生態(tài)系統(tǒng)。他們在2018年推出的新型e系列協(xié)作機器人，呼應了協(xié)同自動化的大趨勢。

憑借增強的安全功能和力/扭矩感應，我們期望在機器人可以在與人類操作員無縫學習和協(xié)作，在各種環(huán)境中看到更智能的人機交互。

Top 10：索尼的Aibo

近20年前首次推出的索尼玩具犬a(chǎn)ibo的回歸，受到了許多人的歡迎。

這不僅僅是因為它的新外觀，增強的語音理解以及從其所有者那里學習的能力提高。

更重要的是，索尼越來越多地意識到機器人在兒童學習、作為老年人的伴侶、輔助患有神經(jīng)退行性疾病的人方面的潛力。

了解機器人周圍人的感知、交互和期望，并開發(fā)具有情境感知的機器人，從而產(chǎn)生獨特的行為和個性（不依賴于預先編寫的程序以及個性化和適應性），是社交機器人最受關注的話題。